1、SiO2和Si3N4絕緣性能比較
sio2是原子晶體,是玻璃抄的主要成分.二氧化硅不能與水直接化合成為酸,能跟鹼性氧化物或者強鹼溶液或熔融狀態下反應,常與naoh生成硅酸鈉。sio2+naoh=na2sio3+h2o
sio2化學性質較為穩定。sio2還能與hf(氫氟酸)反應
sio2+4hf=sif4+2h2o
si3n4及活性炭黑為原料,按照兩者質量比為31製成試樣。在埋炭條件下,將試樣分別在1480
℃、1500
℃、1550
℃和1600
℃保溫3
h熱處理。利用sem、eds及xrd等檢測方法,結合熱力學分析,研究了高溫狀態下β?si3n4在含碳耐火材料中的穩定性以及作為過渡相向碳化硅的轉化。結果表明:在該試驗條件下,β?si3n4在含碳材料中將作為過渡相向sic轉化,明顯的轉化溫度>1500
℃,1600
℃仍存在較多未轉化的氮化硅;氮化硅顆粒與炭黑的反應主要從接觸面開始,然後向內逐步推進;β?si3n4的粒度對其轉化率影響較大。
sio2當達到1873k時熔化也就是1599.85℃
si3n4當達到1000℃時熔化。
2、原子力顯微鏡的原理是什麼?應用是什麼?
原子力顯微鏡:是一種利用原子,分子間的相互作用力來觀察物體表面微觀形貌的新型實驗技術.它有一根納米級的探針,被固定在可靈敏操控的微米級彈性懸臂上.當探針很靠近樣品時,其頂端的原子與樣品表面原子間的作用力會使懸臂彎曲,偏離原來的位置.根據掃描樣品時探針的偏離量或振動頻率重建三維圖像.就能間接獲得樣品表面的形貌或原子成分.
詳細
圖1. 激光檢測原子力顯微鏡探針工作示意圖
原子力顯微鏡的基本原理是:將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定,另一端有一微小的針尖,針尖與樣品表面輕輕接觸,由於針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力,通過在掃描時控制這種力的恆定,帶有針尖的微懸臂將對應於針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直於樣品的表面方向起伏運動。利用光學檢測法或隧道電流檢測法,可測得微懸臂對應於掃描各點的位置變化,從而可以獲得樣品表面形貌的信息。下面,我們以激光檢測原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope Employing Laser Beam Deflection for Force Detection,Laser-AFM)——掃描探針顯微鏡家族中最常用的一種為例,來詳細說明其工作原理。 如圖1所示,二極體激光器(Laser Diode)發出的激光束經過光學系統聚焦在微懸臂(Cantilever)背面,並從微懸臂背面反射到由光電二極體構成的光斑位置檢測器(Detector)。在樣品掃描時,由於樣品表面的原子與微懸臂探針尖端的原子間的相互作用力,微懸臂將隨樣品表面形貌而彎曲起伏,反射光束也將隨之偏移,因而,通過光電二極體檢測光斑位置的變化,就能獲得被測樣品表面形貌的信息。 子力顯微鏡——原理圖
在系統檢測成像全過程中,探針和被測樣品間的距離始終保持在納米(10e-9米)量級,距離太大不能獲得樣品表面的信息,距離太小會損傷探針和被測樣品,反饋迴路(Feedback)的作用就是在工作過程中,由探針得到探針-樣品相互作用的強度,來改變加在樣品掃描器垂直方向的電壓,從而使樣品伸縮,調節探針和被測樣品間的距離,反過來控制探針-樣品相互作用的強度,實現反饋控制。因此,反饋控制是本系統的核心工作機制。本系統採用數字反饋控制迴路,用戶在控制軟體的參數工具欄通過以參考電流、積分增益和比例增益幾個參數的設置來對該反饋迴路的特性進行控制。
編輯本段優缺點
優點
原子力顯微鏡觀察到的圖像
相對於掃描電子顯微鏡,原子力顯微鏡具有許多優點。不同於電子顯微鏡只能提供二維圖像,AFM提供真正的三維表面圖。同時,AFM不需要對樣品的任何特殊處理,如鍍銅或碳,這種處理對樣品會造成不可逆轉的傷害。第三,電子顯微鏡需要運行在高真空條件下,原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子,甚至活的生物組織。
缺點
和掃描電子顯微鏡(SEM)相比,AFM的缺點在於成像范圍太小,速度慢,受探頭的影響太大。原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)是繼掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope)之後發明的一種具有原子級高分辨的新型儀器,可以在大氣和液體環境下對各種材料和樣品進行納米區域的物理性質包括形貌進行探測,或者直接進行納米操縱;現已廣泛應用於半導體、納米功能材料、生物、化工、食品、醫葯研究和科研院所各種納米相關學科的研究實驗等領域中,成為納米科學研究的基本工具。原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡相比,由於能觀測非導電樣品,因此具有更為廣泛的適用性。當前在科學研究和工業界廣泛使用的掃描力顯微鏡(Scanning Force Microscope),其基礎就是原子力顯微鏡。
編輯本段儀器結構
在原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy,AFM)的系統中,可分成三個部分:力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統。
力檢測部分
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中,所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。所以在本系統中是使用微小懸臂(cantilever)來檢測原子之間力的變化量。微懸臂通常由一個一般100~500μm長和大約500nm~5μm厚的矽片或氮化矽片製成。微懸臂頂端有一個尖銳針尖,用來檢測樣品-針尖間的相互作用力。這微小懸臂有一定的規格,例如:長度、寬度、彈性系數以及針尖的形狀,而這些規格的選擇是依照樣品的特性,以及操作模式的不同,而選擇不同類型的探針。
位置檢測部分
原子力顯微鏡
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中,當針尖與樣品之間有了交互作用之後,會使得懸臂cantilever擺動,所以當激光照射在微懸臂的末端時,其反射光的位置也會因為懸臂擺動而有所改變,這就造成偏移量的產生。在整個系統中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下並轉換成電的信號,以供SPM控制器作信號處理。
反饋系統
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中,將信號經由激光檢測器取入之後,在反饋系統中會將此信號當作反饋信號,作為內部的調整信號,並驅使通常由壓電陶瓷管製作的掃描器做適當的移動,以保持樣品與針尖保持一定的作用力。
總結
AFM系統使用壓電陶瓷管製作的掃描器精確控制微小的掃描移動。壓電陶瓷是一種性能奇特的材料,當在壓電陶瓷對稱的兩個端面加上電壓時,壓電陶瓷會按特定的方向伸長或縮短。而伸長或縮短的尺寸與所加的電壓的大小成線性關系。也就是說,可以通過改變電壓來控制壓電陶瓷的微小伸縮。通常把三個分別代表X,Y,Z方向的壓電陶瓷塊組成三角架的形狀,通過控制X,Y方向伸縮達到驅動探針在樣品表面掃描的目的;通過控制Z方向壓電陶瓷的伸縮達到控制探針與樣品之間距離的目的
3、在使用原子力顯微鏡掃描樣品表面形貌時,通過什麼方式驅動探針
原子力顯微鏡:是一種利用原子,分子間的相互作用力來觀察物體表面微觀形貌的新型實驗技術.它有一根納米級的探針,被固定在可靈敏操控的微米級彈性懸臂上.當探針很靠近樣品時,其頂端的原子與樣品表面原子間的作用力會使懸臂彎曲,偏離原來的位置.根據掃描樣品時探針的偏離量或振動頻率重建三維圖像.就能間接獲得樣品表面的形貌或原子成分.
詳細
圖1. 激光檢測原子力顯微鏡探針工作示意圖
原子力顯微鏡的基本原理是:將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定,另一端有一微小的針尖,針尖與樣品表面輕輕接觸,由於針尖尖端原子與樣品表面原子間存在極微弱的排斥力,通過在掃描時控制這種力的恆定,帶有針尖的微懸臂將對應於針尖與樣品表面原子間作用力的等位面而在垂直於樣品的表面方向起伏運動。利用光學檢測法或隧道電流檢測法,可測得微懸臂對應於掃描各點的位置變化,從而可以獲得樣品表面形貌的信息。下面,我們以激光檢測原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope Employing Laser Beam Deflection for Force Detection,Laser-AFM)——掃描探針顯微鏡家族中最常用的一種為例,來詳細說明其工作原理。 如圖1所示,二極體激光器(Laser Diode)發出的激光束經過光學系統聚焦在微懸臂(Cantilever)背面,並從微懸臂背面反射到由光電二極體構成的光斑位置檢測器(Detector)。在樣品掃描時,由於樣品表面的原子與微懸臂探針尖端的原子間的相互作用力,微懸臂將隨樣品表面形貌而彎曲起伏,反射光束也將隨之偏移,因而,通過光電二極體檢測光斑位置的變化,就能獲得被測樣品表面形貌的信息。 子力顯微鏡——原理圖
在系統檢測成像全過程中,探針和被測樣品間的距離始終保持在納米(10e-9米)量級,距離太大不能獲得樣品表面的信息,距離太小會損傷探針和被測樣品,反饋迴路(Feedback)的作用就是在工作過程中,由探針得到探針-樣品相互作用的強度,來改變加在樣品掃描器垂直方向的電壓,從而使樣品伸縮,調節探針和被測樣品間的距離,反過來控制探針-樣品相互作用的強度,實現反饋控制。因此,反饋控制是本系統的核心工作機制。本系統採用數字反饋控制迴路,用戶在控制的參數工具欄通過以參考電流、積分增益和比例增益幾個參數的設置來對該反饋迴路的特性進行控制。
編輯本段優缺點
優點
原子力顯微鏡觀察到的圖像
相對於掃描電子顯微鏡,原子力顯微鏡具有許多優點。不同於電子顯微鏡只能提供二維圖像,AFM提供真正的三維表面圖。同時,AFM不需要對樣品的任何特殊處理,如鍍銅或碳,這種處理對樣品會造成不可逆轉的傷害。第三,電子顯微鏡需要運行在高真空條件下,原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子,甚至活的生物組織。
缺點
和掃描電子顯微鏡(SEM)相比,AFM的缺點在於成像范圍太小,速度慢,受探頭的影響太大。原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)是繼掃描隧道顯微鏡(Scanning Tunneling Microscope)之後發明的一種具有原子級高分辨的新型儀器,可以在大氣和液體環境下對各種材料和樣品進行納米區域的物理性質包括形貌進行探測,或者直接進行納米操縱;現已廣泛應用於半導體、納米功能材料、生物、化工、食品、醫研究和科研院所各種納米相關學科的研究實驗等領域中,成為納米科學研究的基本工具。原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡相比,由於能觀測非導電樣品,因此具有更為廣泛的適用性。當前在科學研究和工業界廣泛使用的掃描力顯微鏡(Scanning Force Microscope),其基礎就是原子力顯微鏡。
編輯本段儀器結構
在原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy,AFM)的系統中,可分成三個部分:力檢測部分、位置檢測部分、反饋系統。
力檢測部分
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中,所要檢測的力是原子與原子之間的范德華力。所以在本系統中是使用微小懸臂(cantilever)來檢測原子之間力的變化量。微懸臂通常由一個一般100~500μm長和大約500nm~5μm厚的矽片或氮化矽片製成。微懸臂頂端有一個尖銳針尖,用來檢測樣品-針尖間的相互作用力。這微小懸臂有一定的規格,例如:長度、寬度、彈性系數以及針尖的形狀,而這些規格的選擇是依照樣品的特性,以及操作模式的不同,而選擇不同類型的探針。
位置檢測部分
原子力顯微鏡
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中,當針尖與樣品之間有了交互作用之後,會使得懸臂cantilever擺動,所以當激光照射在微懸臂的末端時,其反射光的位置也會因為懸臂擺動而有所改變,這就造成偏移量的產生。在整個系統中是依靠激光光斑位置檢測器將偏移量記錄下並轉換成電的信號,以供SPM控制器作信號處理。
反饋系統
在原子力顯微鏡(AFM)的系統中,將信號經由激光檢測器取入之後,在反饋系統中會將此信號當作反饋信號,作為內部的調整信號,並驅使通常由壓電陶瓷管製作的掃描器做適當的移動,以保持樣品與針尖保持一定的作用力。
總結
AFM系統使用壓電陶瓷管製作的掃描器精確控制微小的掃描移動。壓電陶瓷是一種性能奇特的材料,當在壓電陶瓷對稱的兩個端面加上電壓時,壓電陶瓷會按特定的方向伸長或縮短。而伸長或縮短的尺寸與所加的電壓的大小成線性關系。也就是說,可以通過改變電壓來控制壓電陶瓷的微小伸縮。通常把三個分別代表X,Y,Z方向的壓電陶瓷塊組成三角架的形狀,通過控制X,Y方向伸縮達到驅動探針在樣品表面掃描的目的;通過控制Z方向壓電陶瓷的伸縮達到控制探針與樣品之間距離的目的
4、SiO2和Si3N4的玻璃化溫度是多少?
SiO2是原子晶體,是玻璃的主要成分.二氧化硅不能與水直接化合成為酸,能跟鹼性氧化物或者強鹼溶液或熔融狀態下反應,常與NaOH生成硅酸鈉。SiO2+NaOH=Na2SiO3+H2O
SiO2化學性質較為穩定。SiO2還能與HF(氫氟酸)反應 SiO2+4HF=SiF4+2H2O
Si3N4及活性炭黑為原料,按照兩者質量比為31製成試樣。在埋炭條件下,將試樣分別在1480 ℃、1500 ℃、1550 ℃和1600 ℃保溫3 h熱處理。利用SEM、EDS及XRD等檢測方法,結合熱力學分析,研究了高溫狀態下β?Si3N4在含碳耐火材料中的穩定性以及作為過渡相向碳化硅的轉化。結果表明:在該試驗條件下,β?Si3N4在含碳材料中將作為過渡相向SiC轉化,明顯的轉化溫度>1500 ℃,1600 ℃仍存在較多未轉化的氮化硅;氮化硅顆粒與炭黑的反應主要從接觸面開始,然後向內逐步推進;β?Si3N4的粒度對其轉化率影響較大。
SiO2當達到1873K時熔化也就是1599.85℃
Si3N4當達到1000℃時熔化。
5、納米棒、納米管、納米線等形狀是怎麼形成的
納米棒、納米管、納米線等同屬一維納米材料。
納米管的典型代表就是納米碳管,它可回以看作由單層或者答多層石墨按照一定的規則卷繞而成的無縫管狀結構,其它的還育si、se、Te、Bi、BN、BCN、WS2、MoS2、Ti02納米管等。
納米棒一般是指長度較短、縱向形態較直的一維圓柱狀(或其截面成多角狀)實心納米材料;納米線是長度鉸長,形貌表現為直的或彎曲的一維實心納米材料。
不過,目前對於納米棒和納米線的定義和區分比較模糊。其典型代表有單質納米線:如Si和Ge等;氧化物納米線,如SnO。和ZnO等;氮化物納米線,如GaN
和Si3N4。等;硫化物納米線,如CdS和ZnS等:三元化合物納米線,如BaTi03和PbTiO3等。
如果要知道形狀是怎麼形成的,就要了解一維納米材料的制備方法,可以看看參考資料。
6、如何控制陶瓷基復合材料的界面。
無反應層界面
增強相與基體直接結合形成原子鍵共格界面和半共格界面,有時形成非晶格界面。
優點:界面結合強度高,提高復合材料強度。
中間反應層界面
存在於增韌相與基體之間,並將兩者結合。
優點:界面層一般都是低熔點共晶相,因此它有利於復合材料的緻密化,這種界面增韌相與基體無固定的取向關系。
界面的特徵
陶瓷基復合材料往往在高溫下制備,由於增強體與基體的原子擴散,在界面上更容易形成固溶體和化合物。此時其界面是具有一定厚度的反應區,它與基體和增強體都能較好的結合,但通常是脆性的。因增加纖維的橫截面多為圓形,故界面反應層常為空心圓筒狀,其厚度可以控制。
第一臨界厚度:當反應層達到某一厚度時,復合材料的抗張強度開始降低,此時反應層的厚度。
第二臨界厚度:如果反應層厚度繼續增大,材料強度也隨之降低,直至達某一強度時不再降低,此時反應層的厚度。
下面我們就以氮化硅陶瓷為例,看看不同界面的特徵。
碳纖維增韌氮化硅
成型工藝對界面結構的影響:
①無壓燒結工藝:C與Si間反應嚴重,SEM可觀察到非常粗糙的纖維表面,纖維周圍存在空隙;
②高溫等靜壓工藝:壓力和溫度較低,使得反應受到抑制,界面上不發生反應,無裂紋或空隙,是比較理想的物理結合。
SiC晶須增韌氮化硅
反應燒結、無壓燒結或高溫等靜壓工藝可獲得無界面反應的復合材料:
①反應燒結、無壓燒結:隨著SiC晶須含量增加,材料密度下降,導致強度下降;
②高溫等靜壓工藝:不出現上述情況。
陶瓷基復合材料界面的粘結
兩相界面的粘結(粘接、粘合或粘著等)方式有多種,如靜電粘結、機械作用粘結、浸潤粘結、反應粘結等。對於陶瓷基復合材料來講,界面的粘結形式主要有兩種:機械粘結和化學粘結。
機械粘結:
由於基體的收縮率較大,冷卻收縮後基體將增強相包裹產生壓應力。
通過滲透、高溫擴散等基體滲入或浸入增強纖維的表面而形成機械結合。
機械粘結為低能量弱粘結,其界面強度較化學粘結低。
化學粘結:
通過原子或分子的擴散在界面上形成了固溶體或化合物,即為化學粘結。
7、在引風機的風量不變動的情況下用什麼方法才能把風聲降低
風機本身噪音不大,氣流聲音比較大,可以用以下辦法的一種或者聯合使用:
1、加回大管答道截面積,降低氣流速度。
2、對現有的管道採用包覆消聲材料,降低雜訊輻射。
3、對嚴重影響周圍環境的局部段,加裝消聲器。
方法1是主動消聲,其他是被動消聲。具體方法根據你自己的實際情況選取。
8、六方相氮化硼中氮和硼的雜化的電子排布圖什麼樣
六方相氮化硼,看結構,氮原子和磷原子是共面的,那麼就是SP雜化回,也就是氮原子和答磷原子各拿出三個電子,形成電子對;立方相氮化硼則是SP3雜化,氮原子和磷原子只形成一個電子對,另外氮原子還有一對電子自己成電子對
9、氮化碳的氮化碳的合成研究
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10、原子力顯微鏡的原理及其應用
原子力顯微鏡的核心部件有三個:探針、掃描管和四象限光電二極體。工作原理簡單來講專就是,帶有懸臂的探針屬針尖接觸樣品表面後,掃描管承載樣品開始在X、Y方向掃描移動,使針尖隨表面形貌起伏運動,同時懸臂上的激光反射到光電二極體並記錄下針尖的運動,即對應樣品表面的形貌。
原子力顯微鏡除了能表徵樣品的表面形貌,還能給出樣品諸如摩擦力、磁力、粘彈性等等信息。另外,利用原子力顯微鏡還能做納米操縱,納米刻蝕,還有納米蘸筆印刷等等。因此原子力顯微鏡是從事納米領域研究的一個多才多藝功能強大的輔助工具。